中科院有机化学研究室研究者郑健精英团队以富勒烯为基本要素，应用恰当的实验方法，研制出一种新式碳极性共价键单晶体——单面聚合碳60，并取得了明确的结晶价键结构。这类新型材料在大气压下根据简洁的化学反应标准就可以制取，将来有希望运用于半导体材料、高温超导、量子计算机等行业。6月16日，有关科研成果刊登在《自然》杂志期刊。

图a：准六方聚合C60的单晶体结构平面图。每一个C60与周边6个C60根据C-C化学键相接。图b：单面聚合C60的STEM照片，C60笼簇在STEM图片中显视为圆形。

同一种原素组成的化学物质，因为原子排序不一样，会呈现出不一样的物理学、物理性质，即极性共价键。是碳元素可与包含本身以内的几乎所有的原素产生结构丰富多彩的碳互联网，金钢石、高纯石墨、富勒烯、石墨烯、石墨炔等，全是碳的极性共价键。

“碳是最多种多样奇妙的原材料，它可以从更软到最硬，从绝缘层到高温超导，有着无限潜能。”郑健说，探寻新的碳材料一直是高分子化学的传统考验，先前，专家大多数以碳原子为基本要素，开展碳材料的平面图结构构建。而应用被称作“人工合成原子”的纳米技术团簇来“盖大厦”，构建出更高等级的二维拓扑结构结构，一直无法完成。

郑健的总体目标就是提升这一难点。读研时，郑健就参加了石墨烯的教学科研，“那时候能触及到的全部碳材料全是海外的，我便在想，何时能做一个我们自己的原材料”。因此，他将眼光放到了碳原子的纳米技术团簇之一——富勒烯，期待将其做为“砖头”，造就新的碳材料。

“一个富勒烯上面有60个碳原子，总体是个篮球的样子，因此也叫‘足球烯’。在制取新型材料的历程中，要让每一个碳原子按人们的信念老老实实‘乖巧’，完成大范畴的联接，是个挺大的考验。”说起产品研发全过程，郑健说，仅是预案的思路和探寻，精英团队就用了5年时长。一个“砖头”弄错部位，或一处化学键联接不正确，总体的结构便会变成混乱情况。

传统式的“垒砖头”、表层催化反应等方式 都难以实现，科学研究精英团队便充分发挥想像力，应用“以退为进”，先在结晶制取环节中掺加正离子，聚合后再除掉正离子，总算取得了结构平稳的新型材料。这类方式 在大气压下应用简易的化学反应标准就可以进行，郑健和团体开展了上几百次单晶体结构检测，获得了不容置疑的结构，探索出合理主要参数，总算做到了在我国原创设计的新式碳材料——单面二维聚合碳60单晶体，并确定了它在原子方面的接口方式。

这也是继石墨烯、石墨炔后又一种比较稳定的碳材料，已完成常温下平稳储存2年以上，在超出300℃的高溫下仍能比较稳定存有。新型材料的带隙与光伏电池贴近，将来有希望作为半导体器件，其特有的共轭碳结构、极大的晶格常数，在高温超导、量子计算机、信息内容及动能储存等方面也具备不确定性的使用使用价值。